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人形机器人产业技术进展及应用前景分析

2024-03-23 04:32:34 179

1. 人形机器人产业技术解码

人形机器人技术进展: GTC大会展示人形机器人技术,发布专用芯片和预训练模型,预设库及硬件参考。支持开发者优化应用,加速端到端训练。

功耗与性能优化:推出B200芯片,相较H100和A版大幅提升性能,降低功耗,缓解能源短缺担忧,推动AI及智能机器人大模型发展。

开发平台潜力:提供仿真平台ISSAC,助力开发者在仿真领域进行低成本、高效率的前期研发,简化从仿真到实物的迁移,加快人形机器人研发速度。

2. 解析人形机器人控制与应用

人形机器人控制难点:面临维数灾难问题,但AI大模型和超算芯片技术推动为解决复杂控制问题带来可能,引领端对端训练实现感知到决策的映射,提升了编程效率。

人形机器人市场应用前景:人形机器人适应性强,可融入人类社会及使用工具,为通用人工智能的理想载体,在制造业等领域展现增量需求。

家庭服务与其他领域需求:人形机器人预期取代传统家务劳动力,提供高效准确的服务,同时在建筑等行业探索新的应用场景,展示未来广阔的市场潜力。

3. 人形机器人产业链价值解析

执行器价值最高,涵盖电机、编码器和减速器。机器人的核心在于执行器,尤其是电机,这决定了动力系统的质量和性能。

关键零部件的中游生产重要,旋转关节和直线关节是技术关键。技术进展在关键部件上表现,尤其是对于人形机器人的旋转和直线关节的设计和制造。

高级材料和工艺技术对于减重和性能提升至关重要。人形机器人的生产依赖于高级材料和制造工艺,如新型塑料或高质量金属,对上游产业链形成潜在需求。

4. 机器人产业未来技术展望

人工智能技术进步迅速,GPT-4的能力接近大学生水平,能极大加快人形机器人的学习速度,特别是在运动技能和操作技能方面。

人工肌肉和电子皮肤被视为人形机器人领域的潜在'黑科技',具备自愈能力,北大陈尔强团队,吉林大学人路泉院士团队和中科院苏州纳米所在研发中有突破。

硬件成本为人形机器人商业化的主要瓶颈,而国内厂商如三花智控和拓扑在硬件上大投入希望突破成本和精度限制,特斯拉计划售价约15万人民币的人形机器人面临挑战。

5. 人形机器人未来前景解析

人形机器人关键技术:IMU(惯性测量单元)是人形机器人不可或缺的传感器,对于姿态估计和行动意图反馈至关重要,在现阶段无其他理想传感器时,IMU必不可少。

人形机器人落地应用:工业领域,尤其是汽车生产线由于高度标准化,是人形机器人优先落地的场景,家庭场景的非结构化和非标情况则更多。

国内人形机器人企业:除了优必选、开普勒等,注目企业还包括傅立叶、智源和小型机器人(清华背景),同时应关注小米、华为的动向,打卡虽售价偏高但上半身技术与关键零部件优秀,政策支持和资本关注均是人形机器人发展的积极信号。

6. 机器人产业进展及技术解析

浙江大学、北京理工大学的黄强老师团队和中科院自动化所的强红院士团队都在密切研发四足狗和人形机器人技术,值得关注。

人形机器人产业发展的瓶颈主要在硬件方面。AI大模型显著推动软件和算法进展,简化了人形机器人软件算法层面的研发。

AI大模型通过让机器人快速学习完成任务,如煮咖啡、交流等,展现了在算法层面的潜在突破。目前,成本可控下的硬件解决方案为主要挑战。

Q&A

Q:人工智能自然语言处理技术如GPT的进展对人形机器人的发展有何影响?

A:现在的GPT-4在智能水平上已经可以接近大学生水平,这意味着一旦这种技能应用到人形机器人上,它的学习速度肯定能够极大地加快。尤其是可以帮助我们攻克人形器人运动技能学习的难题,如走路稳定性和速度控制,未来利用端对端学习、超算平台以及算力和算法,将不再需要痛苦地设计复杂的运动控制算法。另一个典型问题是操作技能,涉及人形机器人和人类的协作,如自动装配等工作,这也是人形机器人在未来可能的应用方向。

Q:在人形机器人的产业中有哪些新技术或机会值得关注?

A:值得关注的新技术包括执行器的革新,如人工肌肉技术。人工肌肉能够借鉴材料学、机械工程、生物医学等领域的成果,已在某些实验中表现得和人类肌肉相当,甚至在某些方面超过了20%的效能。团队如北大陈尔强团队、吉林大学的人路泉院士团队和中科院苏州纳米所在这方面有技术储备和研发。另外,跟执行器相辅相成的传感器领域新技术如电子皮肤技术也值得关注。电子皮肤作为柔性传感器能感知压力、温度、湿度、光照等参数,并期待未来集成姿态解算的能力。这样的技术对人形机器人的控制带来便利,并具备自愈能力,对损害有一定的抵抗力。

Q:人形机器人商业化的最大瓶颈是什么?未来的展望如何?

A:当前人形机器人商业化的最大瓶颈在于硬件方面。其一是造价高昂,现阶段人形机器人的成本在几十万至百万不等,远高于一般消费能承受的范围。其二是制造精度和工艺的限制。虽然软件上已经没有太大的障碍,但要想实现硬件上的突破,比如达到特斯拉老总所说的15万或者20万的成本,这对于现有的硬件水平来说是一大挑战。不过,随着技术的发展和规模的扩大,成本有可能下降。国内厂商如三花智控和拓展在相关硬件技术上的投入,显示了行业对未来发展的积极态度。只要硬件成本能够有效降低,人形机器人未来有非常大的市场潜力。

Q:您如何看待IMU在人形机器人领域的应用前景?

A:目前阶段,若没有其他理想的传感器选项,IMU是人形机器人不可或缺的组件。IMU可以作为状态量的反馈,代替眼睛的部分功能,对机器人姿态进行计算。在训练人形机器人时,IMU的反馈对于评估运动功能、操作技能和探索策略至关重。它可以帮助我们解机器人的运动趋势和意图是否符合预期,对于价值评判来说至关重要。因此,IMU作为一个关键参数量,在现阶段对于人形机器人的应用而言是必需的。

Q:人形机器人的应用场景有哪些,以及在未来可能先落地的领域?

A:目前人形机器人主要集中在特定场景的训练。相比于通用机器人,特定场景更容易实现落地。比如在汽车生产产线中,由于生产工序的标准化程度较高,人形机器人能够容易介入和满足商业需求。工序标准化可以极大地降低机器人训练的难度,更快地达到客户的要求。因此,汽车生产线是人形机器人潜在的优先落地场景之一。与之相对的家庭环境,由于其非结构化和标准化程度较低的特点,机器人的部署和运作将面临更大的挑战。所以,相比家庭机器人,工业机器人在落地方面可能会更快一些。

Q:国内在人形机器人领域做得比较好的公司有哪些?

A:国内的人形机器人公司中,优必选和开普勒是被广泛认识的品牌。开普勒的技术结构与特斯拉类似。还有一些公司值得关注,比如傅立叶,它具有很强的政治背景,受到政策支持。智源(智慧君)的落地速度快,受风投青睐。另外,小型机器人是由清华大学姚期智院士团队支持的。值得注意的还有小米、华为以及主体动力,都在积极开发人形机器人领域。打卡是另一家有着较为悠久历史的公司,尽管它之前忽略了腿部的开发,但现在正着力解决这一短板。打卡还销售一体化关节等关键零部件,并且在上半身的工作上表现出色。如果未来能通过大规模出货降低成本,打卡的市场机会将会增多。

Q:目前靠什么因素推动人形机器人产业快速发展?硬件与大模型AI技术的推动作用分别是怎样的?

A:现在人形机器人产业的发展主要受硬件技术的制约,但是AI大模型的进步为软件算法层面带来了突破。以这款人形机器人为例,它利用的大模型技术仅需训练不到一周就能完成煮咖啡、交流、拿苹果、收拾垃圾等任务。传统控制算法很难在这么短的时间内实现这些复杂动作。因此,大模型AI技术显著降低了软件算法层面的研发难度,解决了"基本的拦路虎"。不过,硬件方面尚未有成本可控且可靠的解决方案,这仍是制约人形机器人产业发展的主要瓶颈。

Q:机器人产业链中值得关注的研究机构及其相关进展?

A:值得关注的研究机构包括浙江大学、北京理工大学以及中科院自动化所。浙江大学有技术储备丰富,可能很快衍生出竞品机器人;北京理工大学黄强老师的团队研发了能够跳跃的人形机器人,这是国内少见的技术;中科院自动化所强红院士团队同样在人形机器人研发领域有所建树,优必选的北京人形机器人研发中心正是由乔红院士领衔。这些研究进展对于关注机器人产业链的投资者是非常重要的信号。

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